下面简要介绍几种常见的DLC制备方法:
首先介绍一下物理气象沉积法,即PVD法, 是镀膜行业常用的术语。物理
气相沉积是通过蒸发,电离或溅射等过程,产生金属粒子并与反应气体反应形成化合物沉积在工件表面。物理气象沉积方法有真空镀,真空溅射和离子镀三种,目前应用较广的是离子镀。
近十多年来,真空离子镀膜技术的发展是最快的,它已经成为当今最先进的表面处理方式之一。我们通常所说的PVD镀膜 ,指的就是真空离子镀膜;通常所说的PVD镀膜机,指的也就是真空离子镀膜机。
离子镀是借助于惰性气体辉光放电,使镀料(如金属钛)气化蒸发离子化,离子经电场加速,以较高能量轰击工件表面,此时如通入CO2,N2等反应气体,便可在工件表面获得TiC,TiN覆盖层,硬度高达2000HV。离子镀的重要特点是沉积温度只有500℃左右,且覆盖层附着力强,适用于高速钢工具,热锻模等。
化学
气相沉积(Chemical vapor deposition,简称CVD)是反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面,进而制得固体材料的工艺技术。它本质上属于原子范畴的气态传质过程。
电化学方法,它的主要优点为:(1)一般可在常温常压下进行;(2)易控制电极反应的方向;(3)可通过调节电极电位来改变反应的速度;(4)适宜工业化生产,在平整表面和不规则表面均能大面积成膜;(5)环境污染少,利于环境保护。
电化学沉积法制备DLC薄膜采用含碳的纯净有机溶液作为电解质,这些有机溶剂在一般条件下不会离解成离子,极化程度也很弱.因此通常在两个电极之间施加很高的电压,即利用强电场使溶液中的C—H,C—O和O—H等键发生断裂生成"碳碎片",从而使含碳的成分以极性基团或离子的形式到达基片,并且在基片所处的高电位下得以活化,进而生成含一定sp3成分的类金刚石薄膜.
目前DLC主要缺点在于制备过程中产生的较大内应力使膜基结合较差,膜厚受到限制(DLC膜厚度一般不大于15μm),严重影响了薄膜的实用化。为了解决膜基结合较差问题,科研工作者做了各种不同工作,其中有:选择不同的金属或金属氮化物碳化物过渡层、多层膜、梯度膜、Me-DLC、纳米复合膜、超晶格结构膜等。这些工作都不同程度的改进了DLC膜的力学、摩擦磨损以及各种物理化学性能。
随着DLC涂层的应用市场逐渐扩大以及相关科研院所、企业等机构对不同应用领域的各种DLC细分工艺的开发,这一新兴涂层将在不久的将来为更多的用户和行业所采用。